Solar Powered 'Smart' WiFi -kontrollerat bevattningssystem: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Detta projekt använder vanliga DIY -solceller och 12v -delar från ebay, tillsammans med Shelly IoT -enheter och lite grundläggande programmering i openHAB för att skapa ett hemlagat, helt soldrivet, smart trädgårdsnät och bevattningsinstallation.

Systemhöjdpunkter:

• Fullt soldrivet system (dag och natt)
• 3 -zons bevattningssystem (kan vara mer!)
• Fullt wifi -styrd, med Google Home/Alexa -integration med Shelly RGBW2 -enheter
• 'Smart' bevattning, använd ett automatiskt vattensystem med länkar till väder -API för att kontrollera det senaste regnfallet.

Varför denna design?

1) Jag tittade på bevattningssystem för min grönsaksodling och fann att de antingen var mycket dyra eller ganska begränsade i funktion (bara på/av vid en viss tid för en enda slang).

2) Min trädgård är riktigt lång och det finns ingen extern ström, så att sätta upp ett soldrivet 12v trädgårdsnät från mitt skjul verkade som en rolig (och säker!) Idé att få ström över hela änden av trädgården)

3) Jag har lekt med Shelly -enheter och OpenHAB och tyckte att det skulle vara kul att se vad jag kunde uppnå!

Tillbehör

Solsystem:

• Solpanel (120W)
• Batteri (130aH fritidsbatteri)
• Solar laddningsregulator (30A)
• 12V stabilisator
• Kabeldragning

'Smart' bevattningssystem:

• Vattenknapp / Vattenförsörjning
• 12v DC vattenpump
• 12v magnetventiler (3x = 1 per bevattningszon)
• Vattentätt hus
• Bevattningsslang, kopplingar och slang
• 5-ledarkabel
• Shelly RGBW2

(+standardartiklar som verktyg, kabelanslutningar, slangar etc. efter behov!)

Det är möjligt att slutföra många av funktionerna i projektet med Shelly -appen, men för mer avancerad automatiseringslogik för bevattning har jag använt OpenHAB.

Steg 1: Inställning av solsystemet

Det här steget är bara en snabb förklaring av min installation, det finns många bra guider för hur du bäst installerar ett DIY -solsystem och huvudsyftet med denna instruerbara är det "smarta" trädgårdsnätet och bevattningssystemet! (Detta steg är också valfritt, du kan driva hela systemet via en 12V transformator om du har enkel tillgång till en strömkälla och inte vill använda solceller.)

Jag använde en 120W solpanel (eBay eller Amazon), ett 130aH fritidsbatteri (kan använda mindre kapacitet, men rekommenderar att använda ett fritidsbatteri över ett normalt bilbatteri på grund av cykelanvändning av ett solsystem som detta) och en 30A solavgift styrenhet. Du kan välja en mindre förstärkare, men kostnadsskillnaden är mycket minimal och när du drar ström vid 12V kan förstärkarna snart klättra!

Själva solsystemet kommer att mata ut ett antal spänningar (dokumentation med min modell säger 10,7V till 14,4V beroende på batteriladdningsnivå och solingång). Shelly -enheterna som används i detta projekt är rimligen spänningskänsliga och behöver en stadig 12V -strömförsörjning. För att uppnå detta behöver du en spänningsstabilisator, lätt tillgänglig på eBay. Jag fick en 8V-40V ingång till 12V utgång som kan bära 10A. 10A var den största stabilisatorn jag kunde hitta i detta spänningsområde, så kommer bara att kunna dra 10A vid en enda tid via denna anslutning. Det är alltid möjligt att ansluta en andra stabilisator senare för att ge ytterligare 10A strömförsörjning.

Jag gjorde en snabb testinställning på mitt trädgårdsbord för att se till att allt fungerade bra innan jag installerade. Jag kontrollerade spänningsutgången från solkontrollen och den var verkligen ~ 13,4V. När spänningsstabilisatorn var ansluten kontrollerade jag igen och den var 12,2V - lämplig för Shelly RGBW2 och jag anslöt den.

Shelly startade omedelbart och jag kunde konfigurera den till min WiFi och testade svaret - min första soldrivna IoT -enhet!

När allt var testat och fungerade tog jag isär installationen och flyttade komponenterna till mitt trädgårdsskjul för fullständig installation.

Jag byggde en grundram för att hålla solpanelen i 40 graders vinkel (mest effektiv är söderläge i 40 grader höjd på min plats - kolla online, det finns många räknare för att få den bästa vinkeln för din plats!)

Steg 2: Smart bevattning - bevattningsventilhus

Det första steget för att skapa det automatiska smarta bevattningssystemet är att skapa ett ventilstyrsystem.

Ventilerna som jag använde för detta projekt är grundläggande, normalt stängda, 12V DC, 1/2 "magnetventiler. Dessa kan lätt erhållas från eBay relativt billigt. Olika dimensioner finns också. Jag använde 1/2" eftersom det finns många olika standarder bevattningssystemets komponenter som kan användas med denna storlek/ventil/slang. Ventilerna har en standard 1/2 "skruvgänga på varje sida, så du behöver lämpliga kopplingar för att passa den typ av slang/bevattningsslang du vill använda.

Eftersom ventilernas elektriska komponenter inte är vattentäta behöver du ett vattentätt hölje. Jag upptäckte att Schnider Electric 12-ingångsbox (195x165x90mm) var den perfekta storleken för att passa de 3 ventilerna jag ville använda, plus 1/2 skruven på adaptrar för 12mm bevattningsslangen jag har.

Jag kör vattnet rinner horisontellt över lådan, med ström/kontrollkabel som går in via botten av kopplingsdosan genom en väderbeständig glad.

Steg 3: Smart bevattning - Anslutning av ventiler till Shelly RGBW2 -styrenhet

Varje ventil har 2 spadeplintar. På de ventiler jag använder finns det ingen polaritetsskillnad, så jag kan ansluta positivt eller negativt till endera terminalen. Ingen ström, ventilen är stängd. Slå på, ventilen är öppen.

(Observera, för att bygga/testa den här delen av systemet använde jag en vanlig 12V DC -transformator (gammal LED -drivrutin) så att jag inte behövde fortsätta gå ut i trädgården och ansluta till solenergi för att testa den).

Avsluta 3 av kablarna från 5-ledarkabeln som kommer in i lådan med lämpliga spadekontakter. (I exempelfotot används brunt, svart och grått för detta). En kabel (blå på bilden) kommer att användas som gemensam +ve, så avsluta en kabel till en lämplig flerkabelkontakt (jag använde en 5-terminal Wago 221).

Shelly RGBW2 måste ställas in på "White" -läget (under inställningar på Shelly -kontrollskärmen). Detta innebär faktiskt att Shelly fungerar som 4 separata 12V DC (dimbara) reläer.

Strömkällan och Shelly ska vara någonstans borta från vattnet på en säker (torr) plats och anslutningen till ventilhuset med hjälp av 5 -ledarkabeln (min är cirka 5 m lång, går från skjul till grönsaksplåster). Shelly är inuti en liten väderbeständig kopplingsdosa inuti mitt skjul.

Anslut strömmen enligt det bifogade diagrammet så ska det se ut ungefär som på fotot. Observera att reservkabeln och utrymmet på den 5-terminala Wago är för anslutning av pumpen.

Steg 4: Smart bevattning: Anslutning av pumpen

Nästa steg är att ansluta pumpen. För min installation anslöt jag pumpen via ventilhuset eftersom jag använde huvudkabeln med 5 kärnor för att få ut strömmen från skjulet, men du kan enkelt ansluta pumpen separat om det är bekvämare.

Jag använde 12V -pumpen med det högsta flödet jag kunde hitta på ebay (1000L/h), men det finns många alternativ tillgängliga. (Jag har flera pumpar anslutna till Shelly RGBW2 nu och fann att vissa pumpar bara fungerar PÅ/AV vid 100%, medan andra kan du styra flödeshastigheten med hjälp av Shelly -dimmerfunktionen. Detta är inte viktigt för bevattningssystemet som du bara vill max 'flöde, men det kan vara viktigt för en vattenfunktion etc).

Observera, till skillnad från magnetventilerna, är pumparna polaritetskänsliga, så du måste se till att du ansluter +ve och -ve -matningen på rätt sätt.

När detta är klart måste pumpen anslutas till ingångarna på varje ventil och varje ventil ger ett utlopp från lådan (så att du inte översvämmar lådan vid testning!).

Du kan testa ventilerna utan vatten genom att slå dem PÅ/AV i Shelly RGBW2 -gränssnittet. Du bör se att strömförbrukningen går upp till ~ 10W när de är öppna (se till att 'dimmer' är inställd på 100% innan du slår på kanalen, de verkar inte gilla något annat än 100%!). Om du har anslutit Shelly RGBW2 som visas i kopplingsschemat bör kanal 1-3 styra ventilerna och kanal 4 pumpen.

Bilden visar mig testa systemet med en hink i mitt bad för att cirkulera vattnet runt (pumpen är den röda i hinken).

Den sista bilden visar hur jag har anslutit den här installationen till min vattenknapp för vattenförsörjning.

Steg 5: Smart bevattning: Anslutning av Shelly RGBW2

Alla kablar från systemet måste komma in i ett torrt område (med wifi -anslutning!) Där Shelly RGBW2 kan rymmas.

Kablarna ska anslutas upp till Shelly enligt kopplingsschemat. Jag väljer att använda en statisk IP på alla mina Shelly -enheter eftersom det i allmänhet gör anslutningen mer stabil.

Steg 6: Smart bevattning: Kontrollsystem

Nu när systemet är installerat finns det olika sätt du kan välja att styra ditt system och olika nivåer av hur "smart" du vill att det ska vara!

Grundläggande: Det mest grundläggande sättet att styra ditt system är via Shelly -appen och integrerad integration med Google Home eller Alexa. I appen kan du ställa in standardscheman för var och en av kanalerna (Pump, zon 1, zon 2 etc) och även ansluta dessa till röststyrning om du så önskar.

Förskott: Med Shelly -appen kan du också skapa "scener", du kan ställa in olika "scener" som går igenom olika vattningsmönster vid olika tidpunkter på dygnet etc. Det finns många alternativ i appen … bli kreativ!

Riktigt smart

Jag bestämde mig för att jag ville gå ett steg längre. Jag använder redan OpenHAB för att styra de flesta IoT -enheter i mitt hus, så jag konfigurerar min egen bevattningssystemkontroll med OpenHAB. Jag har bifogat de grundläggande.items -reglerna och.sitemap -filerna till denna instruktionsbok för att hjälpa dig om du vill konfigurera något liknande.

Övergripande funktioner:

• Helautomatisk och manuell kontroll från instrumentpanelsidan.
• Googles hemintegration - "Hey Google, Start Irrigation". - Se videon.
• Väderintegration - Jag kopplade till OpenWeatherMap API för att kontrollera den totala nederbörden under de senaste 24 timmarna och om det har regnat mer än 10 mm körs bevattningscykeln inte automatiskt
• Bevattning kan ske vid en viss tid varje dag, eller variera med solnedgång/soluppgång etc.
• Systemet beräknar hur mycket vatten som kommer att användas för varje bevattningscykel (viktigt om du använder vattenstumpar som samlar regnvatten som jag är!
• Skjut meddelandet till din telefon för att varna dig när den automatiska bevattningen är på väg att köras.